[實用新型]測量鏡面反射表面的相對位置的裝置

有效

• 申請號: 201020189349.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN201803699U
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: S·波塔彭科
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 劉佳

優先權

本申請要求2009年4月30日提交的題為“測量鏡面反射表面的相對位置的方法和系統(METHOD?AND?SYSTEM?FOR?MEASURINGRELATIVE?POSITIONS?OF?A?SPECULAR?REFLECTION?SURFACE)”的美國專利申請No.12/433,257的優先權。?

技術領域

本申請涉及到表面的距離的測量。具體而言，本實用新型涉及通過三角測量來測量到鏡面反射表面的距離的裝置。?

背景?

三角測量計用于測量到對象表面的距離，尤其是在不希望用諸如探頭之類的物理裝置接觸感興趣的表面的情況下。諸如此類的情況例如可以是具有原始表面的通過熔融形成的玻璃板，在該情況下期望保持表面的原始質量。這樣的玻璃表面對可見光起鏡面的作用。在玻璃制造中，到表面的距離的測量例如可用來找出玻璃表面位置，以使玻璃表面上的一點進入檢查或處理設備的焦點。?

在本公開內容中，術語“測量線”指的是與位移測量裝置相關聯的直線，受測面沿該直線的位移被定義為測量線與受測面相交的點的相對位置。術語“測量方向”指的是測量線的方向。術語“角度容限”指的是不論受測表面與標稱取向的傾斜(在某個角度范圍內)如何，位移計沿測量線產生位移值的能力。換言之，由某個角度范圍內的表面傾斜引起的絕對測量誤差不會超過對給定裝置規定的測量誤差。術語“標稱位置”和“標稱傾斜”分別指的是優選受測表面位置和傾斜。標稱位置和標稱傾斜的具體定義取決于測量方法，且將在以下給出。?

圖1示出了光學三角測量計如何在漫反射面的情況下工作(例如參見專利公開No.JP2001050711(A)(Koji，2001))。來自光源12(通常為激光二極管)的輸入光線10通過投影透鏡14投射到漫反射面16的位置13處。由輸入光線10提供的光在表面16的光斑11處沿多個方向散射，其中標識為反射光線18的散射光的一部分通過物鏡20到達檢測器22。物鏡20可在檢測器22上的位置17處形成光斑11的圖像。設16′表示位置13′處的表面16。然后，輸入光線10在表面16′處提供光斑11′。光斑11′處的光沿多個方向散射，其中標識為反射光線18′的散射光的一部分通過物鏡20到達檢測器22。物鏡20可在檢測器22上的位置17′處形成光斑11′的圖像。一般而言，圖像在檢測器22上的位置取決于表面16沿輸入光線10的方向的位置。如果表面16從位置13移至13′，則光斑在檢測器22上的相應圖像的位置將從17移至17′。因此，如果輸入光線10的方向被選擇為測量方向，則圖像在檢測器22上的位置與表面16沿輸入光線10的方向的位置之間的對應性得以良好定義。在圖1中給出的示例中，沿輸入光線10的直線是測量線。?

校準程序可用于建立轉換函數，用于獲得表面16沿測量線的位置值，該位置值為反射光線18在檢測器22上的圖像位置的函數。對于漫反射面16，如果漫射角寬到足以提供反射光的充足部分通過物鏡20并被檢測器22檢測到，則圖像在檢測器22上的位置對表面16相對于入射光線10的傾斜不敏感。這意味著，輸入光線10可在測量方向與表面法線之間的相對寬泛范圍角度內入射在表面16上，以提供被物鏡20所接收的反射光的充足部分以在檢測器22上形成圖像，從而使該裝置可靠地用于在相對大的表面傾角下測量到漫反射面的距離。在該情況下，標稱表面位置可定義為提供最高位移測量準確度的受測表面在工作位置范圍內的位置。標稱傾斜可定義為使檢測器所接收的光的量最大化的受測表面相對于位移計的傾斜。?